[go: up one dir, main page]

ES2625501T3 - Improved procedure for the production of cellulolytic and / or hemicellulolytic enzymes - Google Patents

Improved procedure for the production of cellulolytic and / or hemicellulolytic enzymes Download PDF

Info

Publication number
ES2625501T3
ES2625501T3 ES11740955.7T ES11740955T ES2625501T3 ES 2625501 T3 ES2625501 T3 ES 2625501T3 ES 11740955 T ES11740955 T ES 11740955T ES 2625501 T3 ES2625501 T3 ES 2625501T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
glucose
weight
production
lactose
xylose
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES11740955.7T
Other languages
Spanish (es)
Inventor
Fadhel Ben Chaabane
Frédéric Monot
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical IFP Energies Nouvelles IFPEN
Application granted granted Critical
Publication of ES2625501T3 publication Critical patent/ES2625501T3/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/24Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2)
    • C12N9/2402Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2) hydrolysing O- and S- glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12N9/2405Glucanases
    • C12N9/2434Glucanases acting on beta-1,4-glucosidic bonds
    • C12N9/2437Cellulases (3.2.1.4; 3.2.1.74; 3.2.1.91; 3.2.1.150)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/14Fungi; Culture media therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/24Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2)
    • C12N9/2402Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2) hydrolysing O- and S- glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12N9/2405Glucanases
    • C12N9/2434Glucanases acting on beta-1,4-glucosidic bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/24Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2)
    • C12N9/2402Hydrolases (3) acting on glycosyl compounds (3.2) hydrolysing O- and S- glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12N9/2477Hemicellulases not provided in a preceding group
    • C12N9/248Xylanases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P21/00Preparation of peptides or proteins
    • C12P21/02Preparation of peptides or proteins having a known sequence of two or more amino acids, e.g. glutathione
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)

Abstract

Procedimiento de producción de enzimas celulolíticas y/o hemicelulolíticas por parte de un microorganismo celulolítico y/o hemicelulolítico que comprende al menos una fase de crecimiento en presencia de una fuente de carbono y al menos una fase de producción en presencia de un sustrato inductor, en el que dicho sustrato inductor es una mezcla de glucosa o de hidrolizados celulósicos, de lactosa y de xilosa, o una solución de hidrolizados hemicelulolíticos, estando el contenido de cada uno de los constituyentes de la mezcla definido por los siguientes límites: - del 40 al 65 % en peso de glucosa, - del 21 al 25 % en peso de lactosa y - del 10 al 39 % en peso de xilosa, siendo la suma de estos tres constituyentes igual a 100 %, y el microorganismo pertenece a la especie Trichoderma reesei, y está delecionado para la represión catabólica por la glucosa.Method of production of cellulolytic and / or hemicellulolytic enzymes by a cellulolytic and / or hemicellulolytic microorganism comprising at least one growth phase in the presence of a carbon source and at least one production phase in the presence of an inducing substrate, in wherein said inducing substrate is a mixture of glucose or cellulosic hydrolysates, lactose and xylose, or a solution of hemicellulolytic hydrolysates, the content of each of the constituents of the mixture defined by the following limits being: - from 40 to 65% by weight of glucose, - from 21 to 25% by weight of lactose and - from 10 to 39% by weight of xylose, the sum of these three constituents being 100%, and the microorganism belongs to the species Trichoderma reesei , and is deleted for catabolic repression by glucose.

Description

55

1010

15fifteen

20twenty

2525

3030

3535

4040

45Four. Five

50fifty

5555

6060

6565

DESCRIPCIONDESCRIPTION

Procedimiento mejorado de produccion de enzimas celulolfticas y/o hemicelulolfticas Ambito de la invencionImproved process for the production of cellulolytic and / or hemicellulolytic enzymes Scope of the invention

La invencion es relativa a un procedimiento de produccion de enzimas para la hidrolisis de biomasa lignocelulosica. Tecnica anteriorThe invention is related to a process for the production of enzymes for the hydrolysis of lignocellulosic biomass. Prior art

El aumento de las capacidades de produccion de bioetanol por sus cualidades de biocarburante es hoy en dfa un asunto de actualidad. Los objetivos de incorporacion estan siendo discutidos en el seno de la Union Europea sobre la base de une proposicion inicial de un 20 % de utilizacion de energfas renovables de aqu al 2020 con una incorporacion del 10% de biocarburantes segun unos criterios de duracion que debenan favorecer a los biocarburantes de segunda generacion producidos a partir de biomasa lignocelulosica.The increase in bioethanol production capacities due to its biofuel qualities is today a current issue. The incorporation objectives are being discussed within the European Union on the basis of an initial proposal of a 20% use of renewable energies from 2020 to 10% incorporation of biofuels according to criteria of duration that should favor to second generation biofuels produced from lignocellulosic biomass.

La biomasa lignocelulosica se caracteriza por una estructura compleja constituida por tres poftmeros principales: la celulosa, la hemicelulosa y la lignina.Lignocellulosic biomass is characterized by a complex structure consisting of three main poftmeros: cellulose, hemicellulose and lignin.

De forma clasica, el procedimiento de transformacion de biomasa en etanol comprende varias etapas. Un pretratamiento permite hacer accesible la celulosa y eventualmente las hemicelulosas, que son los objetivos de la hidrolisis enzimatica a las enzimas. El objetivo del pretratamiento es modificar las propiedades ffsicas y fisicoqmmicas del material lignocelulosico, con objeto de mejorar la accesibilidad de la celulosa atrapada en la matriz de lignina y hemicelulosa. La etapa de hidrolisis enzimatica permite la transformacion de la celulosa y de las hemicelulosas en azucares mediante la utilizacion de enzimas celulolfticas y/o hemicelulolfticas.Classically, the process of transforming biomass into ethanol comprises several stages. A pretreatment makes cellulose and eventually hemicelluloses accessible, which are the objectives of enzymatic hydrolysis to enzymes. The goal of pretreatment is to modify the physical and physicochemical properties of lignocellulosic material, in order to improve the accessibility of cellulose trapped in the lignin and hemicellulose matrix. The enzymatic hydrolysis stage allows the transformation of cellulose and hemicelluloses into sugars through the use of cellulolytic and / or hemicellulolytic enzymes.

Los azucares obtenidos mediante la hidrolisis de la biomasa lignocelulosica son pentosas (xilosa y arabinosa principalmente), disacaridos (celobiosa) y glucosa, que pueden ser fermentados por los microorganismos. La glucosa puede ser, por ejemplo, facilmente transformada en etanol por la levadura Saccharomyces cerevisiae durante la etapa de fermentacion alcoholica.The sugars obtained by hydrolysis of lignocellulosic biomass are pentoses (mainly xylose and arabinose), disacarids (cellobiose) and glucose, which can be fermented by microorganisms. Glucose can, for example, be easily transformed into ethanol by Saccharomyces cerevisiae yeast during the alcoholic fermentation stage.

Finalmente, una etapa de destilacion permite separar y recuperar el producto procedente de la fermentacion asf obtenido, por lo tanto, el etanol en el caso anterior, del mosto de fermentacion.Finally, a distillation step allows the product from the fermentation to be separated and recovered, thus obtaining the ethanol in the previous case, from the fermentation must.

Los diferentes estudios tecnico-economicos demuestran la necesidad de reducir el coste relacionado con la etapa de hidrolisis enzimatica para llevar el coste del etanol producido a unos valores proximos a los del etanol obtenido a partir de almidon.The different technical-economic studies demonstrate the need to reduce the cost related to the stage of enzymatic hydrolysis to bring the cost of ethanol produced to values close to those of ethanol obtained from starch.

En el momento actual, las celulasas industriales son producidas principalmente por un hongo filamentoso, Trichoderma reesei, gracias a su fuerte poder de secrecion de celulasas.At the present time, industrial cellulases are mainly produced by a filamentous fungus, Trichoderma reesei, thanks to its strong cellulase secretion power.

Uno de los medios para la diminucion de los costes consiste en optimizar las condiciones operativas del procedimiento de produccion de las celulasas de forma que se aumente la productividad, o para obtener un coctel enzimatico que tenga una actividad espedfica mejorada.One of the means for reducing costs is to optimize the operating conditions of the cellulase production process so as to increase productivity, or to obtain an enzymatic cocktail that has an improved specific activity.

Las cepas salvajes de Trichoderma reesei tienen la facultad de secretar, en presencia de un sustrato inductor, un complejo enzimatico bien adaptado para la hidrolisis de la celulosa. Las enzimas del complejo enzimatico contienen tres principales tipos de actividad: las endoglucanasas, las exoglucanasas y las celobiasas. Otras protemas, tales como las xilanasas, necesarias para la hidrolisis de la biomasa lignocelulosica, son igualmente producidas por Trichoderma reesei. La presencia de un sustrato inductor es indispensable para la expresion de las enzimas celulolfticas y/o hemicelulolfticas.Wild strains of Trichoderma reesei have the power to secrete, in the presence of an inducing substrate, an enzymatic complex well adapted for cellulose hydrolysis. Enzymes in the enzyme complex contain three main types of activity: endoglucanases, exoglucanases and cellobiases. Other proteins, such as xylanases, necessary for the hydrolysis of lignocellulosic biomass, are also produced by Trichoderma reesei. The presence of an inducing substrate is indispensable for the expression of cellulolytic and / or hemicellulolytic enzymes.

La regulacion de los genes de las celulasas sobre diferentes fuentes de carbono ha sido estudiada con detalle. La glucosa ejerce una represion catabolica sobre la produccion de celulasas. Esta es inducida en presencia de celulosa, de sus productos de hidrolisis, como la celobiosa o ciertos oligosacaridos, particularmente disacaridos, como la lactosa o la soforosa (llmen y al. 1997, Appl. Environ. Microbiol. Vol. 63, pags. 1298-1306). La naturaleza del sustrato carbonado tiene una fuerte influencia sobre la composicion del complejo enzimatico. Asf, la xilosa, asociada a un sustrato carbonado inductor como la celulosa o la lactosa, permite mejorar significativamente la actividad de xilanasa cuando esta presente a unas concentraciones limitantes del orden de entre 0,5 y 1 mM (Mach-Aigner y al., 2010 Applied and Environmental Microbiology, Vol. 76 n° 6, pags. 1770-1776). La solubilizacion de las hemicelulosas residuales (los xilanos) por parte de las xilanasas permitina favorecer la hidrolisis enzimatica (Varnai y al., 2010 Enzyme and Microbial Technology Vol. 46 pags. 185-193).The regulation of cellulase genes on different carbon sources has been studied in detail. Glucose exerts a catabolic repression on the production of cellulases. This is induced in the presence of cellulose, of its hydrolysis products, such as cellobiose or certain oligosaccharides, particularly disacarids, such as lactose or soforose (llmen and al. 1997, Appl. Environ. Microbiol. Vol. 63, pages 1298 -1306). The nature of the carbon substrate has a strong influence on the composition of the enzyme complex. Thus, xylose, associated with an inductive carbon substrate such as cellulose or lactose, allows to significantly improve the activity of xylanase when present at limiting concentrations of the order of between 0.5 and 1 mM (Mach-Aigner et al., 2010 Applied and Environmental Microbiology, Vol. 76 No. 6, pages 1770-1776). The solubilization of residual hemicelluloses (xylanes) by xylanases allowed to favor enzymatic hydrolysis (Varnai et al., 2010 Enzyme and Microbial Technology Vol. 46 pages. 185-193).

Para obtener unas buenas productividades en las enzimas es necesario aportar una fuente de carbono rapidamente asimilable para permitir un rapido crecimiento de Trichoderma reesei, y un sustrato inductor que permita la expresion de las celulasas y su secrecion en el medio de cultivo. La celulosa puede jugar estos dos papeles. No obstante, esIn order to obtain good enzymatic productivity, it is necessary to provide a rapidly assimilable carbon source to allow rapid growth of Trichoderma reesei, and an inducing substrate that allows the expression of cellulases and their secretion in the culture medium. Cellulose can play these two roles. However, it is

55

1010

15fifteen

20twenty

2525

3030

3535

4040

45Four. Five

50fifty

5555

6060

6565

diffcil de utilizar a escala industrial, y ha sido sustituida por fuentes de carbono solubles, tales como la lactosa, que igualmente juega el papel de sustrato inductor.Difficult to use on an industrial scale, and has been replaced by soluble carbon sources, such as lactose, which also plays the role of inducing substrate.

Otros azucares tales como la celobiosa o la soforosa han sido igualmente descritos como inductores (limen y al. (1997), Foreman y al. (2003) Biol Chem 278, pags. 31988-31997, Pakula y al. (2005) Microbiology, 151, pags. 135143) pero son demasiado costosos para ser utilizados a escala industrial.Other sugars such as cellobiose or soforose have also been described as inducers (limen and al. (1997), Foreman and al. (2003) Biol Chem 278, pages 31988-31997, Pakula and al. (2005) Microbiology, 151, pages 135143) but they are too expensive to be used on an industrial scale.

De forma general, se ha constatado que las producciones de celulasas por parte de Trichoderma reesei con sustratos solubles son muy inferiores a las obtenidas con celulosa en modo « batch » (es decir, en un medio cerrado) debido al efecto represor de los azucares facilmente asimilables a una elevada concentracion.In general, it has been found that cellulose productions by Trichoderma reesei with soluble substrates are much lower than those obtained with cellulose in "batch" mode (that is, in a closed medium) due to the repressive effect of sugars easily assimilable to a high concentration.

La patente FR-B-2 555 603, depositada a nombre de la Demandante, propone una alimentacion continua de los sustratos carbonados que permite aumentar la represion catabolica limitando la concentracion residual en los cultivos y optimizando la cantidad de azucares, para obtener un mejor rendimiento y una mejor productividad enzimatica. El procedimiento descrito en esa patente propone comenzar la alimentacion con sustrato utilizando azucares solubles como fuente de carbono, eventualmente en forma de una mezcla. Sin embargo un aporte continuo limitante de glucosa o de xilosa no asociado a la lactosa o a otro inductor de celulasas (soforosa, celobiosa,...) no permite la obtencion de unas grandes productividades en enzimas.Patent FR-B-2 555 603, filed in the name of the Claimant, proposes a continuous feeding of the carbonized substrates that allows to increase the catabolic repression by limiting the residual concentration in the crops and optimizing the amount of sugars, to obtain a better yield and better enzymatic productivity. The procedure described in that patent proposes to start the feeding with substrate using soluble sugars as a carbon source, possibly in the form of a mixture. However, a continuous limiting contribution of glucose or xylose not associated with lactose or another cellulase inducer (soforose, cellobiose, ...) does not allow obtaining large enzyme productivity.

La lactosa sigue siendo, en los procedimientos de produccion industriales de enzimas celulolfticas, uno de los sustratos mas apropiados. Ademas de ser elevado, su precio vana mucho y representa aproximadamente un tercio del precio de coste de las enzimas.Lactose remains, in the industrial production processes of cellulolytic enzymes, one of the most appropriate substrates. In addition to being high, its price is very valuable and represents approximately one third of the cost price of enzymes.

Una de las soluciones contempladas y presentadas en la patente EP-B-0 448 430 consiste en la utilizacion de sustratos carbonados procedentes del sector, por ejemplo, hemicelulosas hidrolizadas, como fuente de carbono inductora. Sin embargo, la productividad sigue siendo inferior a aproximadamente el 50 % con respecto al procedimiento que utiliza la lactosa como el unico sustrato inductor.One of the solutions contemplated and presented in EP-B-0 448 430 consists in the use of carbon substrates from the sector, for example, hydrolyzed hemicelluloses, as a source of inductive carbon. However, productivity remains below approximately 50% with respect to the procedure that uses lactose as the only inducing substrate.

La solicitud de patente WO 2009/026716 describe un procedimiento de produccion de celulasas en el que los derivados hemicelulolfticos representan mas del 40 % de la fuente de carbono, y los azucares inductores de la produccion de celulasas representan entre el 3 y el 20 % de esta mezcla. Este procedimiento permite la produccion de al menos dos veces mas de celulasas con respecto a un procedimiento que utiliza unicamente dos azucares procedentes de las hemicelulosas. Sin embargo, los rendimientos de produccion de celulasas descritos siguen siendo todavfa inferiores a los de un procedimiento que utiliza unicamente lactosa.Patent application WO 2009/026716 describes a process for the production of cellulases in which hemicellulolytic derivatives represent more than 40% of the carbon source, and the sugars that induce cellulose production represent between 3 and 20% of this mixture. This procedure allows the production of at least twice more cellulases with respect to a procedure that uses only two sugars from hemicelluloses. However, the production yields of cellulases described are still lower than those of a process that uses only lactose.

Las investigaciones actuales demuestran que es necesario, para mejorar los procedimientos de produccion de enzimas celulolfticas y/o hemicelulolfticas, desarrollar nuevos sustratos inductores, que se comporten al menos como los que utilizan lactosa, y con un menor coste.Current research shows that it is necessary, to improve the production processes of cellulolytic and / or hemicellulolytic enzymes, to develop new inducing substrates, which behave at least like those that use lactose, and with a lower cost.

Es en este ambito en el que se inscribe la presente invencion.It is in this area that the present invention is inscribed.

Resumen de la invencionSummary of the invention

La presente invencion describe un procedimiento de produccion de enzimas celulolfticas y/o hemicelulolfticas en el que el sustrato inductor es una mezcla de glucosa, lactosa y xilosa.The present invention describes a process for producing cellulolytic and / or hemicellulolytic enzymes in which the inducing substrate is a mixture of glucose, lactose and xylose.

Descripcion detallada de la invencionDetailed description of the invention

El procedimiento de produccion de enzimas celulolfticas y/o hemicelulolfticas por parte de un microorganismo celulolftico y/o hemicelulolftico segun la presente invencion comprende al menos una fase de crecimiento en presencia de una fuente de carbono y al menos una fase de produccion en presencia de un sustrato inductor, en el que dicho sustrato inductor es una mezcla de glucosa o de hidrolizados celulosicos, de lactosa y de xilosa, o de una solucion de hidrolizados hemicelulolfticos, estando definidos el contenido de cada uno de los constituyentes de la mezcla por los siguientes ftmites:The process of production of cellulolytic and / or hemicellulolytic enzymes by a cellulolytic and / or hemicellulolytic microorganism according to the present invention comprises at least one growth phase in the presence of a carbon source and at least one production phase in the presence of a inducing substrate, wherein said inducing substrate is a mixture of glucose or cellulosic hydrolysates, lactose and xylose, or a solution of hemicellulolytic hydrolysates, the content of each of the constituents of the mixture being defined by the following limits :

- del 40 al 65 % en peso de glucosa,- 40 to 65% by weight glucose,

- del 21 al 25 % en peso de lactosa y -del 10 al 39 % en peso de xilosa,- from 21 to 25% by weight of lactose and -of 10 to 39% by weight of xylose,

siendo la suma de estos tres constituyentes igual a 100 %.the sum of these three constituents being equal to 100%.

El sustrato inductor esta desprovisto de cualquier otro azucar distinto a los constituyentes indicados anteriormente. Asf, las proporciones relativas de cada uno de los constituyentes se eligen de forma que la suma de los contenidos ponderales sea igual a 100 %.The inducing substrate is devoid of any other sugar than the constituents indicated above. Thus, the relative proportions of each of the constituents are chosen so that the sum of the weight contents is equal to 100%.

55

1010

15fifteen

20twenty

2525

3030

3535

4040

45Four. Five

50fifty

5555

6060

6565

Gracias al procedimiento segun la invencion, que utiliza una mezcla de azucares particulares como sustrato inductor, las concentraciones finales de protemas obtenidas son entre un 50 y un 60 % superiores a las obtenidas con la lactosa utilizada como unico sustrato de produccion. Igualmente son aproximadamente 3 veces superiores a las obtenidas con las mezclas mejoradas ricas en xilosas tales como las descritas en el documento de la tecnica anterior WO 2009/026716.Thanks to the process according to the invention, which uses a mixture of particular sugars as an inducing substrate, the final concentrations of proteins obtained are between 50 and 60% higher than those obtained with the lactose used as the only production substrate. They are also approximately 3 times higher than those obtained with the improved mixtures rich in xylases such as those described in the prior art document WO 2009/026716.

El procedimiento segun la presente invencion utiliza una mezcla a base de glucosa. Mas del 60 % de la lactosa, inductor de la produccion de celulosa, puede ser sustituido por glucosa, conocido por lo tanto por ser un represor de la produccion de celulasas, con un comportamiento final de la mezcla inductora mejorado. La glucosa presenta un coste mucho mas bajo que la lactosa, y una solubilidad en agua aproximadamente 3 veces mas elevada. Por lo tanto, es posible disminuir los volumenes implicados. Asf, en este procedimiento, la glucosa se utiliza a la vez en la fase de crecimiento e igualmente en la fase de produccion en una cantidad del 60 % de la mezcla que constituye el sustrato inductor.The method according to the present invention uses a glucose based mixture. More than 60% of the lactose, inducer of cellulose production, can be replaced by glucose, therefore known to be a repressor of cellulose production, with an improved behavior of the inductive mixture. Glucose has a much lower cost than lactose, and a water solubility approximately 3 times higher. Therefore, it is possible to decrease the volumes involved. Thus, in this procedure, glucose is used at the same time in the growth phase and also in the production phase in an amount of 60% of the mixture constituting the inducing substrate.

La glucosa utilizada en la mezcla de azucares puede ser igualmente reemplazada por la glucosa procedente de la etapa de hidrolisis enzimatica de la celulosa, por lo tanto procedente directamente del procedimiento de transformacion de biomasa lignocelulosica en etanol. Esto contribuye a disminuir el coste de la produccion de enzimas mediante la utilizacion de los co-productos del procedimiento. Hablamos por lo tanto de hidrolizados celulosicos.The glucose used in the sugar mixture can also be replaced by glucose from the enzymatic hydrolysis stage of cellulose, therefore coming directly from the process of transforming lignocellulosic biomass into ethanol. This helps to reduce the cost of enzyme production by using the process co-products. We speak therefore of cellulose hydrolysates.

La xilosa utilizada en la mezcla que constituye el azucar inductor puede ser reemplazada por una solucion de hidrolizados hemicelulolfticos, procedente del procedimiento de transformacion de biomasa lignocelulosica en etanol, y procedente particularmente del pretratamiento de la biomasa.The xylose used in the mixture that constitutes the sugar inducer can be replaced by a solution of hemicellulolytic hydrolysates, derived from the process of transforming lignocellulosic biomass into ethanol, and coming particularly from the pretreatment of biomass.

Por otro lado, la posibilidad de utilizar una mezcla muy concentrada de azucares permite ventajosamente limitar los riesgos de contaminacion.On the other hand, the possibility of using a very concentrated mixture of sugars allows advantageously to limit the risks of contamination.

El hecho de anadir xilosa a la mezcla que constituye el sustrato inductor permite aumentar de forma importante la actividad de xilanasa del coctel enzimatico final. La xilosa puede ser ventajosamente sustituida por una solucion de hidrolizado hemicelulosico, procedente de la hidrolisis de las hemicelulosas durante el pretratamiento de la biomasa lignocelulosica en los procedimientos de produccion de biocarburantes de segunda generacion, y que puede estar concentrada si fuera necesario.The fact of adding xylose to the mixture that constitutes the inducing substrate makes it possible to significantly increase the xylanase activity of the final enzyme cocktail. The xylose can be advantageously substituted by a solution of hemicellulosic hydrolyzate, derived from the hydrolysis of the hemicelluloses during the pretreatment of lignocellulosic biomass in the production processes of second generation biofuels, and which may be concentrated if necessary.

De una forma preferida, la mezcla que constituye el sustrato inductor comprende entre 50 y 65 % en peso de glucosa, entre 22 y 24 % en peso de lactosa y entre 15 y 25 % en peso de xilosa, procedente eventualmente de un pretratamiento de la biomasa lignocelulosica, siendo la suma de los constituyentes igual a 100 %.In a preferred manner, the mixture constituting the inducing substrate comprises between 50 and 65% by weight of glucose, between 22 and 24% by weight of lactose and between 15 and 25% by weight of xylose, possibly from a pretreatment of the lignocellulosic biomass, the sum of the constituents being equal to 100%.

Muy preferiblemente, el sustrato inductor es una mezcla constituida por 60 % en peso de glucosa, 23 % en peso de lactosa y 17 % en peso de xilosa.Most preferably, the inducing substrate is a mixture consisting of 60% by weight of glucose, 23% by weight of lactose and 17% by weight of xylose.

El sustrato carbonado utilizado durante la fase de crecimiento se elige entre la glucosa, la xilosa, la lactosa, los residuos obtenidos despues de la fermentacion etanolica de los azucares monomeros de los hidrolizados enzimaticos de biomasa celulosica y/o un extracto bruto de pentosas hidrosolubles procedente eventualmente del pretratamiento de una biomasa celulosica.The carbon substrate used during the growth phase is chosen from glucose, xylose, lactose, residues obtained after ethanol fermentation of monomeric sugars from enzymatic hydrolysates of cellulosic biomass and / or a crude extract of water-soluble pentose from eventually pretreatment of a cellulosic biomass.

Muy preferiblemente, el sustrato de crecimiento es glucosa.Most preferably, the growth substrate is glucose.

Las cepas industriales utilizadas pertenecen a la especie Trichoderma reesei, modificadas para mejorar las enzimas celulolfticas y/o hemicelulolfticas mediante procesos de mutacion-seleccion. Se mencionara, por ejemplo, la cepa IFP CL847. Tambien pueden utilizarse cepas mejoradas mediante tecnicas de recombinacion genetica. Deben estar delecionadas para la represion catabolica por la glucosa (A CRE1), como, por ejemplo, la CL847.The industrial strains used belong to the species Trichoderma reesei, modified to improve the cellulolytic and / or hemicellulolytic enzymes through mutation-selection processes. For example, the IFP strain CL847 will be mentioned. Improved strains can also be used by genetic recombination techniques. They must be deleted for catabolic repression by glucose (A CRE1), such as CL847.

Estas cepas se cultivan en biorreactores agitados y aireados en unas condiciones compatibles con su crecimiento y la produccion de las enzimas. Las condiciones son tales que el pH esta ajustado a entre 3,5 y 6, y la temperatura a entre 20 y 35 °C. Se elegira preferiblemente un pH de 4,8 y una temperatura de 27 °C durante la fase de crecimiento, y un pH de 4 y una temperatura de 25 °C durante la fase de produccion. El mdice de aireacion, expresado en volumen de aire por volumen de medio de reaccion y por minuto o vvm aplicado durante el procedimiento, esta comprendido entre 0.3 y 1.5 min-1, y la velocidad de rotacion o rpm debe permitir regular la presion de O2 a entre el 20 % y 60 %. Se elegira preferiblemente una aireacion de 0.5 vvm y una agitacion que permite regular la presion de O2 al 30 %.These strains are grown in agitated and aerated bioreactors in conditions compatible with their growth and the production of enzymes. The conditions are such that the pH is set between 3.5 and 6, and the temperature between 20 and 35 ° C. A pH of 4.8 and a temperature of 27 ° C will preferably be chosen during the growth phase, and a pH of 4 and a temperature of 25 ° C during the production phase. The aeration rate, expressed in volume of air per volume of reaction medium and per minute or vvm applied during the procedure, is between 0.3 and 1.5 min-1, and the rotation speed or rpm should allow to regulate the pressure of O2 to between 20% and 60%. Preferably, an aeration of 0.5 vvm and agitation will be chosen that allows the pressure of 30% O2 to be regulated.

Segun su naturaleza, el sustrato carbonado elegido para la obtencion de la biomasa es introducido en el biorreactor antes de la esterilizacion, o es esterilizado por separado y despues introducido en el biorreactor despues de la esterilizacion de este ultimo, para obtener una concentracion inicial de azucares de entre 15 y 60 g/l.Depending on its nature, the carbon substrate chosen for obtaining the biomass is introduced into the bioreactor before sterilization, or is sterilized separately and then introduced into the bioreactor after sterilization of the latter, to obtain an initial concentration of sugars between 15 and 60 g / l.

55

1010

15fifteen

20twenty

2525

3030

3535

4040

45Four. Five

50fifty

5555

6060

6565

Con respecto a la fase de produccion, se prepara una solucion acuosa que contiene el sustrato inductor constituido por la mezcla de glucosa/lactosa/xilosa o una solucion de hidrolizado hemicelulosico elegida para la fase de produccion de las enzimas a una concentracion de entre 350 y 600 g/l en la solucion de alimentacion utilizada.With respect to the production phase, an aqueous solution is prepared containing the inducing substrate consisting of the mixture of glucose / lactose / xylose or a solution of hemicellulosic hydrolyzate chosen for the production phase of the enzymes at a concentration of between 350 and 600 g / l in the feeding solution used.

Preferentemente, la concentracion esta comprendida entre 450 y 550 g/l.Preferably, the concentration is between 450 and 550 g / l.

La solucion acuosa es inyectada tras el agotamiento del sustrato inicial, de forma que se aporte una cantidad optimizada. El flujo de introduccion de la solucion de alimentacion es de entre 30 y 45 mg por gramo de celulas y por hora.The aqueous solution is injected after depletion of the initial substrate, so that an optimized amount is provided. The flow of introduction of the feeding solution is between 30 and 45 mg per gram of cells and per hour.

La concentracion residual de azucar en el medio de cultivo es inferior a 1 g/l durante la fase de produccion ("fed- batch"), de forma que se limite la produccion de biomasa. De forma preferida, esta concentracion es inferior a 0,5 g/l, y aun mas preferiblemente a 0,1 g/l.The residual concentration of sugar in the culture medium is less than 1 g / l during the production phase ("fed-batch"), so that biomass production is limited. Preferably, this concentration is less than 0.5 g / l, and even more preferably 0.1 g / l.

EjemplosExamples

Entre los siguientes ejemplos, el ejemplo 1 presenta un cultivo que utiliza la glucosa como sustrato carbonado durante la fase de crecimiento y la fase de produccion. Este ejemplo muestra la baja produccion de protemas obtenida cuando se utiliza este azucar como unico sustrato carbonado, incluso si el flujo es limitante durante la fase de fed-batch (concentracion residual de glucosa proxima a 0). El segundo ejemplo representa la fermentacion de referencia mediante la utilizacion de lactosa como sustrato carbonado durante la fase de crecimiento y la fase de produccion, lo que permite una importante produccion de protemas. El ejemplo 3 reproduce un experimento que utiliza en la fase de produccion una mezcla tal como la descrita en la solicitud de patente WO 2009/026716 que contiene una elevada proporcion de xilosa que permite, segun los autores, aumentar en gran medida la produccion de las celulasas con respecto a un experimento en el que la xilosa o los derivados hemicelulosicos son utilizados como unicos sustratos carbonados. Los ejemplos 4 a 6 son de patentes conformes con el procedimiento segun la presente invencion.Among the following examples, Example 1 presents a culture that uses glucose as a carbon substrate during the growth phase and the production phase. This example shows the low production of proteins obtained when this sugar is used as the only carbon substrate, even if the flow is limiting during the fed-batch phase (residual glucose concentration close to 0). The second example represents the reference fermentation through the use of lactose as a carbon substrate during the growth phase and the production phase, which allows an important production of proteins. Example 3 reproduces an experiment that uses a mixture such as that described in patent application WO 2009/026716 that contains a high proportion of xylose that, according to the authors, greatly increases the production of cellulases with respect to an experiment in which xylose or hemicellulosic derivatives are used as unique carbon substrates. Examples 4 to 6 are of patents conforming to the process according to the present invention.

Ejemplo 1: produccion de enzimas con glucosa (no conforme con la invencion)Example 1: production of enzymes with glucose (not in accordance with the invention)

La produccion de celulasas se lleva a cabo en un biorreactor agitado mecanicamente. El medio mineral tiene la siguiente composicion: KOH 1,66 g/l, H3PO4 al 85 % 2 ml/l, (NH4)2SO4 2,8 g/l, MgSO4 ■ 7 H2O 0,6 g/l, CaCl2 0,6 g/l, MnSO4 3,2 mg/l, ZnSO4 ■ 7 H2O 2,8 mg/l, CoCI2 10 4,0 mg/l, FeSO4 ■ 7 H2O 10 mg/l, Corn Steep 1,2 g/l, antiespumante 0,5 ml/l.The production of cellulases is carried out in a mechanically agitated bioreactor. The mineral medium has the following composition: KOH 1.66 g / l, H3PO4 85% 2 ml / l, (NH4) 2SO4 2.8 g / l, MgSO4 ■ 7 H2O 0.6 g / l, CaCl2 0, 6 g / l, MnSO4 3.2 mg / l, ZnSO4 ■ 7 H2O 2.8 mg / l, CoCI2 10 4.0 mg / l, FeSO4 ■ 7 H2O 10 mg / l, Corn Steep 1.2 g / l , defoamer 0.5 ml / l.

El biorreactor que contiene el medio mineral es esterilizado a 120 °C durante 20 minutos, la fuente carbonada glucosa es esterilizada aparte a 120 °C durante 20 minutos y despues anadida de forma esteril al biorreactor, de forma que se obtenga una concentracion final de 30 g/l. El biorreactor se cultiva al 10% (v/v) con un precultivo lfquido de la cepa de Trichoderma reesei CL847. El medio mineral del precultivo es identico al del biorreactor excepto por la adicion de ftalato de potasio a 5 gl-1 para tamponar el pH. El crecimiento del hongo del precultivo se realiza utilizando glucosa como sustrato carbonado, a una concentracion de 30 g/l. El crecimiento del inoculo dura entre 2 y 3 dfas y se realiza a 28 °C en una estufa de incubacion agitada. La transferencia al biorreactor se lleva a cabo cuando la concentracion residual de glucosa es inferior a 15 g/l.The bioreactor containing the mineral medium is sterilized at 120 ° C for 20 minutes, the carbonated glucose source is sterilized separately at 120 ° C for 20 minutes and then sterilely added to the bioreactor, so that a final concentration of 30 g / l The bioreactor is grown at 10% (v / v) with a liquid preculture of the Trichoderma reesei CL847 strain. The preculture mineral medium is identical to that of the bioreactor except for the addition of potassium phthalate to 5 gl-1 to buffer the pH. The growth of the preculture fungus is carried out using glucose as a carbon substrate, at a concentration of 30 g / l. The growth of the inoculum lasts between 2 and 3 days and is carried out at 28 ° C in a stirred incubation oven. The transfer to the bioreactor is carried out when the residual glucose concentration is less than 15 g / l.

El experimento realizado en el biorreactor comprende dos fases:The experiment conducted in the bioreactor comprises two phases:

- una fase de crecimiento en el sustrato carbonado glucosa (concentracion inicial = 30 g/l) a una temperatura de 27 °C y a un pH de 4,8 (regulado por amomaco 5.5 M). La aireacion es de 0,5 vvm y la agitacion se aumenta hasta entre 200 y 800 rpm en funcion de la pO2 (la presion del oxfgeno disuelto), que se mantiene superior al 30 %.- a growth phase in the carbon-carbon substrate (initial concentration = 30 g / l) at a temperature of 27 ° C and a pH of 4.8 (regulated by 5.5 M ammonia). The aeration is 0.5 vvm and the stirring is increased up to between 200 and 800 rpm depending on the pO2 (the dissolved oxygen pressure), which is maintained above 30%.

- una fase de produccion de enzimas. Cuando el sustrato inicial del fermentador se ha agotado y se ha inyectado la solucion de glucosa a 250 g/l de forma continua con un caudal de entre 30 y 40 mg por g de celulas y por hora hasta 164 horas. La temperatura se reduce hasta 25 °C y el pH a 4 hasta el final del cultivo. El pH es regulado mediante la adicion de una solucion de amomaco 5.5 N que aporta el nitrogeno necesario para la smtesis de las protemas excretadas. El contenido en oxfgeno disuelto se mantiene por encima de entre el 15 y el 20% mediante una aireacion y una agitacion.- a phase of enzyme production. When the initial substrate of the fermenter has run out and the glucose solution has been injected at 250 g / l continuously with a flow rate of between 30 and 40 mg per g of cells and per hour up to 164 hours. The temperature is reduced to 25 ° C and the pH to 4 until the end of the culture. The pH is regulated by the addition of a 5.5 N ammonia solution that provides the nitrogen necessary for the synthesis of excreted proteins. The dissolved oxygen content is maintained above 15-20% by aeration and stirring.

La produccion de enzimas esta seguida por la adicion de las protemas extracelulares mediante el metodo de Lowry y BSA estandar, despues de la separacion del micelio mediante una filtracion o una centrifugacion. Las actividades celulolfticas determinadas son:Enzyme production is followed by the addition of extracellular proteins by the method of Lowry and standard BSA, after separation of the mycelium by filtration or centrifugation. The cellulological activities determined are:

- la actividad de papel de filtro (UPF: unidad de papel de filtro) que permite calcular la actividad global del conjunto enzimatico de endoglucanasas y exoglucanasas- the filter paper activity (UPF: filter paper unit) that allows to calculate the overall activity of the enzymatic set of endoglucanases and exoglucanases

- las actividades de aril p-glucosidasa y xilanasas para las actividades espedficas.- the activities of aryl p-glucosidase and xylanases for specific activities.

55

1010

15fifteen

20twenty

2525

3030

3535

4040

45Four. Five

50fifty

5555

6060

La actividad de UPF se mide con un papel de Whatman n° 1 (procedimiento recomendado por la comision biotecnologica IUPAC) a una concentracion inicial de 50 g/l; se determina la muestra de ensayo de la solucion enzimatica que se va a analizar, que libera el equivalente a 2 g/l de glucosa (analisis colorimetrico) en 60 minutos. El principio de la actividad de papel de filtro es determinar mediante el analisis del DNS (acido dinitrosalidlico) la cantidad de azucares reducidos procedentes de un papel de Whatman n° 1 (procedimiento recomendado por la comision biotecnologica IUPAC).UPF activity is measured with a Whatman paper No. 1 (procedure recommended by the IUPAC biotechnology commission) at an initial concentration of 50 g / l; The test sample of the enzymatic solution to be analyzed is determined, which releases the equivalent of 2 g / l glucose (colorimetric analysis) in 60 minutes. The principle of filter paper activity is to determine the amount of reduced sugars from a Whatman paper No. 1 (procedure recommended by the IUPAC biotechnology commission) by analyzing DNS (dinitrosalidic acid).

El sustrato utilizado para la determinacion de la actividad de aril p-glucosidasa es el p-nitrofenil-p-D-glucopiranosido (PNPG). Es escindido por la p-glucosidasa, lo que libera el p-nitrofenol.The substrate used to determine the activity of aryl p-glucosidase is p-nitrophenyl-p-D-glucopyranoside (PNPG). It is cleaved by p-glucosidase, which releases p-nitrophenol.

Una unidad de actividad de aril p-glucosidasa se define como la cantidad de enzima necesaria para reducir 1 pmol de p-nitrofenol a partir de PNPG por minuto, y se expresa en lU/ml. El principio del analisis de la actividad de xilanasa se basa en la determinacion mediante el analisis del DNS de la cantidad de azucares reducidos procedentes de la solucion de xilanasa hidrolizada. Este metodo de analisis utiliza las propiedades reductoras de los azucares, y principalmente de la xilosa. La actividad de xilanasa se expresa en lU/ml, lo que se corresponde con la cantidad de enzima necesaria para producir 1 pmol de xilosa por minuto.A unit of aryl p-glucosidase activity is defined as the amount of enzyme needed to reduce 1 pmol of p-nitrophenol from PNPG per minute, and is expressed in 1U / ml. The principle of the analysis of xylanase activity is based on the determination by DNS analysis of the amount of reduced sugars from the hydrolyzed xylanase solution. This method of analysis uses the reducing properties of sugars, and mainly of xylose. The xylanase activity is expressed in 1U / ml, which corresponds to the amount of enzyme needed to produce 1 pmol of xylose per minute.

Las actividades espedficas se obtienen dividiendo las actividades expresadas en lU/ml por la concentracion de protemas. Se expresan en lU/mg.The specific activities are obtained by dividing the activities expressed in lU / ml by the concentration of proteins. They are expressed in lU / mg.

Las determinaciones analfticas sobre el mosto final del ejemplo 1 proporcionan los siguientes resultados:The analytical determinations on the final must of Example 1 provide the following results:

Las determinaciones analfticas sobre el mosto final proporcionan los siguientes resultados:The analytical determinations on the final must provide the following results:

Biomasa g/l 15.2Biomass g / l 15.2

Protemas g/l 2,9Protemes g / l 2.9

UPF lU/ml 1,4UPF lU / ml 1.4

Xilanasa 29.1 lU/mgXylanase 29.1 lU / mg

p-Glucosidasa espedfica 0.35 lU/mgSpecific p-Glucosidase 0.35 lU / mg

La cepa CL847 se presenta desreprimida frente a la represion catabolica ejercida por la glucosa sobre la produccion de celulasa (tiene delecionado el gen CRE1). Parece que incluso para un fed-batch llevado a cabo en unas condiciones de limitacion de glucosa, la produccion final de protemas es muy baja.The CL847 strain is depressed against the catabolic repression exerted by glucose on cellulase production (the CRE1 gene has been deleted). It seems that even for a fed-batch carried out under conditions of glucose limitation, the final production of proteins is very low.

Ejemplo 2: produccion de enzimas con lactosa (no conforme con la invencion)Example 2: production of enzymes with lactose (not in accordance with the invention)

La produccion de enzimas es realizada en las mismas condiciones que en el Ejemplo 1. El sustrato carbonado durante las fases de crecimiento y de produccion es la lactosa pura. La lactosa es un inductor importante de la produccion de celulasas. Este es el sustrato mas utilizado industrialmente para la produccion de celulasas.Enzyme production is carried out under the same conditions as in Example 1. The carbon substrate during the growth and production phases is pure lactose. Lactose is an important inducer of cellulase production. This is the substrate most used industrially for the production of cellulases.

Despues de 30 horas de crecimiento, tras el agotamiento del sustrato inicial, la solucion de fed-batch a 250 g/l es inyectada de forma continua con un caudal de 35 mg por g de celulas y por hora hasta 164 horas.After 30 hours of growth, after depletion of the initial substrate, the fed-batch solution at 250 g / l is injected continuously with a flow rate of 35 mg per g of cells and per hour up to 164 hours.

Las determinaciones analfticas sobre el mosto final proporcionan los siguientes resultados:The analytical determinations on the final must provide the following results:

Biomasa g/l 13.5Biomass g / l 13.5

Protemas g/l 37.8Protemes g / l 37.8

UPF lU/ml 22.1UPF lU / ml 22.1

Xilanasa 408.5 lU/mlXylanase 408.5 lU / ml

p-Glucosidasa espedfica 0.96 lU/mgSpecific p-Glucosidase 0.96 lU / mg

Ejemplo 3: produccion con la mezcla de 97 % de xilosa / 3 % de azucares inductores de la produccion de celulasas o de CIC (no conforme con la invencion)Example 3: production with the mixture of 97% xylose / 3% of sugars inducing the production of cellulases or CIC (not in accordance with the invention)

El experimento se ha llevado a cabo en las mismas condiciones que en el ejemplo 1 mediante la utilizacion de xilosa pura como unico sustrato carbonado en el transcurso de la fase de crecimiento, y en la fase de produccion, la mezcla de 97% de xilosa / 3% de CIC presentada en la solicitud de patente Wo 2009/026716 A1. Los CIC (azucares inductores de la produccion de celulasas) son una mezcla de azucares que permite la induccion de la produccion de las celulasas. Su composicion es la siguiente: 56% de gentiobiosa, 14% de soforosa, 10% de trehalosa, 6 % de celobiosa, 6 % de maltotriosa, 8 % de glucosa.The experiment was carried out under the same conditions as in Example 1 by the use of pure xylose as the only carbon substrate during the growth phase, and in the production phase, the mixture of 97% xylose / 3% CIC filed in patent application Wo 2009/026716 A1. CICs (sugars that induce cellulose production) are a mixture of sugars that allows the induction of cellulase production. Its composition is as follows: 56% gentiobiosa, 14% soforosa, 10% trehalose, 6% cellobiose, 6% maltotriose, 8% glucose.

Tras el agotamiento del sustrato inicial, se inyecta la mezcla de 97 % de xilosa / 3 % de CIC a 360 g/l segun las recomendaciones descritas, con un caudal de 0.4 g de carbono L-1h-1After depletion of the initial substrate, the mixture of 97% xylose / 3% CIC at 360 g / l is injected according to the recommendations described, with a flow rate of 0.4 g of carbon L-1h-1

55

1010

15fifteen

20twenty

2525

3030

3535

4040

45Four. Five

50fifty

5555

6060

6565

Las determinaciones analfticas sobre el mosto final proporcionan los siguientes resultados:The analytical determinations on the final must provide the following results:

Biomasa 14.3 g/lBiomass 14.3 g / l

Protemas 18.7 g/lProtemes 18.7 g / l

UPF 6.4 lU/mlUPF 6.4 lU / ml

Xilanasa 6000.1 lU/mlXylanase 6000.1 lU / ml

UPF espedfica 0.34 lU/mgSpecific UPF 0.34 lU / mg

p-Glucosidasa espedfica 1,15 lU/mgSpecific p-Glucosidase 1.15 lU / mg

La produccion final de protemas esta proxima a la presentada en la patente WO 2009/026716 A1, en la que los autores han obtenido una concentracion final de protemas de 25 g/l con la cepa P59G. La actividad espedfica de FPasa (0.34 lU/mg) es baja, mientras que la actividad de xilanasa es muy elevada.The final production of proteins is close to that presented in WO 2009/026716 A1, in which the authors have obtained a final concentration of proteins of 25 g / l with strain P59G. The specific activity of FPase (0.34 lU / mg) is low, while the activity of xylanase is very high.

Ejemplo 4: produccion con la mezcla de lactosa (23 %) / glucosa (60 %) / xilosa (17 %) a 500 g/l (segun la invencion)Example 4: production with the mixture of lactose (23%) / glucose (60%) / xylose (17%) at 500 g / l (according to the invention)

El experimento del ejemplo 4 se lleva a cabo en las mismas condiciones que en el ejemplo 1 con la glucosa como sustrato carbonado de crecimiento, a 60 g/l. A continuacion hemos utilizado, en el transcurso de la fase de produccion en modo "fed-batch", una solucion en la que se mezclan tres sustratos carbonados segun las siguientes proporciones: lactosa (23 %) / glucosa (60 %) / xilosa (17 %) a 500 g/l. Esta mezcla se ha inyectado a 45 mgg'1h'1. Las determinaciones analfticas sobre el mosto final proporcionan los siguientes resultados:The experiment of Example 4 is carried out under the same conditions as in Example 1 with glucose as a carbon growing substrate, at 60 g / l. Then we have used, during the production phase in "fed-batch" mode, a solution in which three carbonized substrates are mixed according to the following proportions: lactose (23%) / glucose (60%) / xylose ( 17%) at 500 g / l. This mixture has been injected at 45 mgg'1h'1. The analytical determinations on the final must provide the following results:

Biomasa 26.1 g/lBiomass 26.1 g / l

Protemas 61.8 g/lProteins 61.8 g / l

UPF 33.7 lU/mlUPF 33.7 lU / ml

Xilanasa 4017 lU/mlXylanase 4017 lU / ml

UPF espedfica 0.55 lU/mgSpecific UPF 0.55 lU / mg

p-Glucosidasa espedfica 1,2 lU/mgSpecific p-Glucosidase 1.2 lU / mg

La produccion final de protemas es mas de 3 veces superior a la del ejemplo 3. La actividad de papel de filtro, que es indicativa de la actividad de celulasa, es aproximadamente 5 veces superior.The final production of proteins is more than 3 times higher than in example 3. The filter paper activity, which is indicative of cellulase activity, is approximately 5 times higher.

La actividad de xilanasa es 10 veces superior a la del ejemplo 2 realizado con lactosa como unico sustrato carbonado de crecimiento y de produccion, pero aproximadamente un 50 % inferior a la del ejemplo 3.The xylanase activity is 10 times higher than in Example 2 performed with lactose as the only carbon substrate for growth and production, but approximately 50% lower than in Example 3.

Ejemplo 5: utilizacion de la mezcla de lactosa (23 %) / glucosa (60 %) / solucion de azucares C5 (17 %) a 500 g/l (segun la invencion)Example 5: use of the mixture of lactose (23%) / glucose (60%) / solution of C5 sugars (17%) at 500 g / l (according to the invention)

El ejemplo 5 se lleva a cabo en las mismas condiciones que en el ejemplo 4. Se utiliza glucosa durante la fase de crecimiento a una concentracion de 15 g/l. La xilosa de la solucion de fed-batch es sustituida por una solucion hemicelulosica soluble o una solucion de azucares C5 procedente de paja de trigo impregnada con acido sulfurico 0,08 N y pretratada con una explosion de vapor (19 bar, 5 minutos). La mezcla es inyectada a 30 mgg'1h'1 durante 170 h.Example 5 is carried out under the same conditions as in example 4. Glucose is used during the growth phase at a concentration of 15 g / l. The xylose of the fed-batch solution is replaced by a soluble hemicellulosic solution or a solution of C5 sugars from wheat straw impregnated with 0.08 N sulfuric acid and pretreated with a steam explosion (19 bar, 5 minutes). The mixture is injected at 30 mgg'1h'1 for 170 h.

Las determinaciones analfticas sobre el mosto final proporcionan los siguientes resultados:The analytical determinations on the final must provide the following results:

Biomasa 19.1 g/lBiomass 19.1 g / l

Protemas 57.3 g/lProtemes 57.3 g / l

UPF 25.1 lU/mlUPF 25.1 lU / ml

Xilanasa 1151 lU/mlXylanase 1151 lU / ml

UPF espedfica 0.44 lU/mgSpecific UPF 0.44 lU / mg

p-Glucosidasa espedfica 1,4 lU/mgSpecific p-Glucosidase 1.4 lU / mg

Este experimento ha permitido aumentar las producciones de protemas en mas del 50 % con respecto al ejemplo 2, y la actividad de xilanasa es casi 3 veces superior. La mayor parte de la lactosa es sustituida durante la fase de crecimiento y de produccion por glucosa y la solucion de azucares C5. La concentracion de glucosa durante la fase de crecimiento se ha reducido con respecto a la del ejemplo 4, desde 60 hasta 15 g/l. La concentracion de biomasa se ha disminuido desde 26 hasta 19 g/l, pero esto tiene poca incidencia sobre la concentracion final de protemas (reduccion del 7 %). Asf tenemos, por lo tanto, una utilizacion optima de los azucares y una disminucion notable del coste de la fuente de carbono.This experiment has allowed to increase the production of proteins by more than 50% with respect to example 2, and the activity of xylanase is almost 3 times higher. Most of the lactose is replaced during the growth and production phase by glucose and the C5 sugar solution. The glucose concentration during the growth phase has been reduced with respect to that of example 4, from 60 to 15 g / l. The biomass concentration has decreased from 26 to 19 g / l, but this has little impact on the final protein concentration (7% reduction). Thus, we have, therefore, an optimal use of sugars and a notable decrease in the cost of the carbon source.

Ejemplo 6: utilizacion de la mezcla: lactosa (23%) / hidrolizados C6 (56%) / xilosa (21 %) a 500 g/l (segun la invencion)Example 6: use of the mixture: lactose (23%) / C6 hydrolyzates (56%) / xylose (21%) at 500 g / l (according to the invention)

El ejemplo 6 se lleva a cabo en las mismas condiciones que en el ejemplo 4. Se utiliza glucosa durante la fase de crecimiento a una concentracion de 15 g/l. La glucosa de la solucion de fed-batch es sustituida por una solucion de hidrolizado procedente de la hidrolisis enzimatica de paja de trigo impregnada con acido sulfurico 0,08 N y pretratadaExample 6 is carried out under the same conditions as in example 4. Glucose is used during the growth phase at a concentration of 15 g / l. The glucose of the fed-batch solution is replaced by a solution of hydrolyzate from the enzymatic hydrolysis of wheat straw impregnated with sulfuric acid 0.08 N and pretreated

con una explosion de vapor (19 bar, 5 minutes). La hidrolisis enzimatica de la paja de trigo se ha llevado a cabo a 50 °C y a un pH de 4.8. Ha dado lugar a una hidrolisis del 95 % de la celulosa en glucosa.with a steam explosion (19 bar, 5 minutes). Enzymatic hydrolysis of wheat straw has been carried out at 50 ° C and at a pH of 4.8. It has resulted in a 95% hydrolysis of cellulose in glucose.

Se han disuelto lactosa y xilosa en esta solucion de forma que se consiga en la mezcla:Lactose and xylose have been dissolved in this solution so that it is obtained in the mixture:

55

lactosa (23 %) / hidrolizados C6 (56 %) / xilosa (21 %) a 500 g/llactose (23%) / C6 hydrolyzates (56%) / xylose (21%) at 500 g / l

La mezcla es inyectada a 30 mgg'1h'1 durante 170 h durante la fase de fed-batch.The mixture is injected at 30 mgg'1h'1 for 170 h during the fed-batch phase.

Las determinaciones analfticas sobre el mosto final proporcionan los siguientes resultados:The analytical determinations on the final must provide the following results:

1010

Biomasa 16.1 g/l Protemas 43.1 g/l UPF 31.4 lU/ml Xilanasa 6595.1 lU/ml 15 UPF espedfica 0.73 lU/mgBiomass 16.1 g / l Proteins 43.1 g / l UPF 31.4 lU / ml Xylanase 6595.1 lU / ml 15 Specific UPF 0.73 lU / mg

p-Glucosidasa espedfica 1,2 lU/mgSpecific p-Glucosidase 1.2 lU / mg

El coctel enzimatico obtenido es de muy buena calidad, ya que la actividad final de FPasa esta proxima a la actividad obtenida en el ejemplo 4, incluso si la concentracion de protemas es mas baja. La actividad final de FPasa 20 es aproximadamente 5 veces superior a la obtenida con el ejemplo 3, y aproximadamente un 50 % superior a la obtenida para el ejemplo 2, en el que se utiliza lactosa como unico sustrato carbonado durante la fase de fed-batch.The enzymatic cocktail obtained is of very good quality, since the final activity of FPase is close to the activity obtained in example 4, even if the protein concentration is lower. The final activity of FPase 20 is approximately 5 times higher than that obtained with Example 3, and approximately 50% higher than that obtained for Example 2, in which lactose is used as the only carbon substrate during the fed-batch phase. .

Claims (9)

55 1010 15fifteen 20twenty 2525 3030 3535 4040 REIVINDICACIONES 1. Procedimiento de produccion de enzimas celuloltticas y/o hemicelulolfticas por parte de un microorganismo celulolftico y/o hemicelulolttico que comprende al menos una fase de crecimiento en presencia de una fuente de carbono y al menos una fase de produccion en presencia de un sustrato inductor, en el que dicho sustrato inductor es una mezcla de glucosa o de hidrolizados celulosicos, de lactosa y de xilosa, o una solucion de hidrolizados hemicelulolfticos, estando el contenido de cada uno de los constituyentes de la mezcla definido por los siguientes lfmites:1. Process for the production of cellulolytic and / or hemicellulolytic enzymes by a cellulolytic and / or hemicellulolytic microorganism comprising at least one growth phase in the presence of a carbon source and at least one production phase in the presence of an inducing substrate , wherein said inducing substrate is a mixture of glucose or cellulosic hydrolysates, lactose and xylose, or a solution of hemicellulolytic hydrolysates, the content of each of the constituents of the mixture being defined by the following limits: - del 40 al 65 % en peso de glucosa,- 40 to 65% by weight glucose, - del 21 al 25 % en peso de lactosa y -del 10 al 39 % en peso de xilosa,- from 21 to 25% by weight of lactose and -of 10 to 39% by weight of xylose, siendo la suma de estos tres constituyentes igual a 100 %, ythe sum of these three constituents being equal to 100%, and el microorganismo pertenece a la especie Trichoderma reesei, y esta delecionado para la represion catabolica por la glucosa.The microorganism belongs to the species Trichoderma reesei, and is delegated for catabolic repression by glucose. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1 en el que el aporte del sustrato inductor se lleva a cabo en solucion, siendo la concentracion del sustrato inductor en la solucion de alimentacion utilizada durante la fase de produccion de entre 350 y 600 g/l.2. The method according to claim 1, wherein the contribution of the inductor substrate is carried out in solution, the concentration of the inductor substrate being in the feed solution used during the production phase of between 350 and 600 g / l. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 2 en el que la concentracion esta comprendida entre 450 y 550 g/l.3. Method according to claim 2 wherein the concentration is between 450 and 550 g / l. 4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores en el que la mezcla que constituye el sustrato inductor comprende del 50 al 65 % en peso de glucosa, del 22 al 24 % en peso de lactosa y del 15 al 25 % en peso de xilosa, siendo la suma de los constituyentes de la mezcla igual a 100 %.4. Method according to one of the preceding claims wherein the mixture constituting the inducing substrate comprises 50 to 65% by weight of glucose, 22 to 24% by weight of lactose and 15 to 25% by weight of xylose, the sum of the constituents of the mixture being equal to 100%. 5. Procedimiento segun la reivindicacion 4 en el que el sustrato inductor es una mezcla constituida por 60 % en peso de glucosa, 23 % en peso de lactosa y 17 % en peso de xilosa.5. Method according to claim 4 wherein the inducing substrate is a mixture consisting of 60% by weight of glucose, 23% by weight of lactose and 17% by weight of xylose. 6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores en el que el sustrato carbonado utilizado durante la fase de crecimiento se elige entre la glucosa, la xilosa, la lactosa, los residuos obtenidos despues de la fermentacion etanolica de los azucares monomeros de los hidrolizados enzimaticos de biomasa celulosica y/o un extracto bruto de pentosas hidrosolubles procedente eventualmente del pretratamiento de una biomasa celulosica.Method according to one of the preceding claims in which the carbon substrate used during the growth phase is chosen from glucose, xylose, lactose, residues obtained after ethanol fermentation of the monomeric sugars of the enzymatic hydrolysates of Cellulosic biomass and / or a crude extract of water-soluble pentoses from the pretreatment of a cellulosic biomass. 7. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores en el que el pH esta ajustado a entre 3,5 y 6 y la temperatura esta comprendida entre 20 y 35 °C.7. Method according to one of the preceding claims wherein the pH is adjusted between 3.5 and 6 and the temperature is between 20 and 35 ° C. 8. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores en el que el flujo de introduccion de la solucion de alimentacion es de 30 a 45 mg por gramo de celulas y por hora.8. Method according to one of the preceding claims wherein the flow of introduction of the feed solution is 30 to 45 mg per gram of cells and per hour. 9. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores en el que la concentracion residual de azucar en el medio de cultivo durante la fase de produccion es inferior a 1 g/l, preferiblemente a 0,5 g/l y muy preferiblemente a 0,1 g/l.9. Method according to one of the preceding claims wherein the residual concentration of sugar in the culture medium during the production phase is less than 1 g / l, preferably 0.5 g / l and most preferably 0.1 g / l.
ES11740955.7T 2010-07-12 2011-06-16 Improved procedure for the production of cellulolytic and / or hemicellulolytic enzymes Active ES2625501T3 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1002923A FR2962444B1 (en) 2010-07-12 2010-07-12 PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ENHANCED CELLULOLYTIC AND / OR HEMICELLULOLYTIC ENZYMES
FR1002923 2010-07-12
PCT/FR2011/000350 WO2012007650A1 (en) 2010-07-12 2011-06-16 Improved method for producing cellulolytic and/or hemicellulolytic enzymes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2625501T3 true ES2625501T3 (en) 2017-07-19

Family

ID=43031261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES11740955.7T Active ES2625501T3 (en) 2010-07-12 2011-06-16 Improved procedure for the production of cellulolytic and / or hemicellulolytic enzymes

Country Status (14)

Country Link
US (2) US20130210119A1 (en)
EP (1) EP2593543B1 (en)
CN (2) CN107603964A (en)
BR (1) BR112013000791B1 (en)
CA (1) CA2805605C (en)
ES (1) ES2625501T3 (en)
FR (1) FR2962444B1 (en)
HR (1) HRP20170749T1 (en)
HU (1) HUE034274T2 (en)
PL (1) PL2593543T3 (en)
RU (1) RU2565560C2 (en)
UA (1) UA111473C2 (en)
WO (1) WO2012007650A1 (en)
ZA (1) ZA201300164B (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2981364B1 (en) * 2011-10-14 2015-01-30 IFP Energies Nouvelles PROCESS FOR PRODUCING CONTINUOUS CELLULAS BY FILAMENTOUS FUNGUS USING CARBON SUBSTRATE FROM ACIDIC PRETREATMENT
FR2984353B1 (en) * 2011-12-14 2014-11-21 IFP Energies Nouvelles PROCESS FOR PRODUCING AN ENZYMATIC COCKTAIL USING THE SOLID RESIDUES OF A PROCESS FOR BIOCHEMICAL CONVERSION OF LIGNOCELLULOSIC MATERIALS
FR2991997B1 (en) 2012-06-18 2015-08-21 IFP Energies Nouvelles PROCESS FOR PRODUCING AN ENZYMATIC COCKTAIL USING THE LIQUID RESIDUES OF A PROCESS FOR BIOCHEMICAL CONVERSION OF LIGNOCELLULOSIC MATERIALS
FR3035406B1 (en) * 2015-04-23 2019-12-20 IFP Energies Nouvelles INDUCTIBLE PROMOTERS OF TRICHODERMA REESEI
FR3088934B1 (en) * 2018-11-26 2024-07-26 Ifp Energies Now PROCESS FOR PRODUCING ENZYMES BY A STRAIN BELONGING TO A FILAMENTOUS FUNGUS

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4275163A (en) * 1978-11-20 1981-06-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Cellulase-producing microorganism
FR2555603B1 (en) 1983-11-29 1986-10-03 Inst Francais Du Petrole PROCESS FOR PRODUCING CELLULOLYTIC ENZYMES
FR2659664B1 (en) 1990-03-19 1994-08-05 Inst Francais Du Petrole COMPOSITION OF ENZYMES SUITABLE FOR HYDROLYSIS OF POLYSACCHARIDES OF A LIGNOCELLULOSIC SUBSTRATE, ITS PREPARATION AND ITS USE.
FR2881753B1 (en) * 2005-02-09 2009-10-02 Inst Francais Du Petrole PROCESS FOR THE PRODUCTION OF CELLULOLYTIC AND HEMICELLULOLYTIC ENZYMES USING ETHANOLIC FERMENTATION DISTILLATION RESIDUES OF ENZYMATIC HYDROLYSATES OF (LIGNO-) CELLULOSIC MATERIALS
EP2198019A4 (en) 2007-08-30 2011-05-11 Iogen Energy Corp Method for cellulase production
JP5038181B2 (en) * 2008-02-14 2012-10-03 旭化成ケミカルズ株式会社 Method for producing cellulase and cellooligosaccharide

Also Published As

Publication number Publication date
HRP20170749T1 (en) 2017-07-28
RU2013105723A (en) 2014-08-20
BR112013000791B1 (en) 2020-10-27
HUE034274T2 (en) 2018-02-28
RU2565560C2 (en) 2015-10-20
CA2805605A1 (en) 2012-01-19
EP2593543B1 (en) 2017-02-22
CA2805605C (en) 2018-09-11
FR2962444A1 (en) 2012-01-13
EP2593543A1 (en) 2013-05-22
US10457925B2 (en) 2019-10-29
CN102971418A (en) 2013-03-13
CN107603964A (en) 2018-01-19
PL2593543T3 (en) 2017-08-31
US20170349888A1 (en) 2017-12-07
WO2012007650A1 (en) 2012-01-19
ZA201300164B (en) 2013-09-25
BR112013000791A2 (en) 2019-10-01
US20130210119A1 (en) 2013-08-15
UA111473C2 (en) 2016-05-10
FR2962444B1 (en) 2012-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7494792B2 (en) Process for the production of cellulolytic and hemicellulolytic enzymes using distillation residues from the ethanolic fermentation of enzymatic hydrolyzates of (ligno)cellulosic materials
CN103890171B (en) Use is applicable to have low volumetric oxygen transfer coefficient KLThe filamentous fungus of the fermentor tank of a is for the production of the method for cellulase
ES2428825T3 (en) Cellulase production process based on the regulation of the oscillation of dissolved oxygen pressure in the culture medium
ES2363863T3 (en) ALCOHOL PRODUCTION PROCEDURE IN A BIO-REFINERY CONTEXT.
US10457925B2 (en) Process for the production of cellulolytic and/or hemicellulolytic enzymes
ES2937668T3 (en) Cellulase production procedure with pretreated lignocellulosic bagasse
US9249402B2 (en) Process for the continuous production of cellulases by a filamentous fungus using a carbon substrate obtained from an acid pretreatment
ES2848049T3 (en) Procedure for the production of an enzymatic cocktail that uses the liquid residues of a biochemical conversion procedure of lignocellulosic materials
ES2717671T3 (en) Procedure for the production of an enzymatic cocktail using solid residues from a biochemical conversion process of lignocellulosic materials
KR101350823B1 (en) Composition for increasing saccharification efficiency of biomass, method for increasing saccharification efficiency of biomass and method for preparing bioethanol derived from biomass on a large scale using charperone protein
CN118946659A (en) Method for producing cellulolytic enzymes and/or hemicellulolytic enzymes